電源回路
【課題】 入力される交流電圧が変動した場合でも、安定した直流電圧を出力することができる電源回路を提供する。
【解決手段】 電源回路１は、交流電圧を整流する整流回路Ｄ１と、整流回路Ｄ１からの電圧を平滑する平滑部２と、平滑された電圧が増加すると増加し、かつ、平滑された電圧が低下すると低下する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部３と、整流回路Ｄ１からの電圧と閾値電圧とを比較し、整流回路２からの電圧が閾値電圧以上である場合に、整流回路２からの電圧を出力部５に供給せず、整流回路２からの電圧が閾値電圧未満である場合に、整流回路２からの電圧を出力部に供給する出力制御部４と、出力制御部４からの電圧に基づいて、直流電圧を生成する出力部５とを備える。
【解決手段】 電源回路１は、交流電圧を整流する整流回路Ｄ１と、整流回路Ｄ１からの電圧を平滑する平滑部２と、平滑された電圧が増加すると増加し、かつ、平滑された電圧が低下すると低下する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部３と、整流回路Ｄ１からの電圧と閾値電圧とを比較し、整流回路２からの電圧が閾値電圧以上である場合に、整流回路２からの電圧を出力部５に供給せず、整流回路２からの電圧が閾値電圧未満である場合に、整流回路２からの電圧を出力部に供給する出力制御部４と、出力制御部４からの電圧に基づいて、直流電圧を生成する出力部５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンプ装置等のオーディオ機器において、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成し、その電圧値を低下させる電源回路が使用されている。この電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路と、全波整流回路から出力される直流電圧の電圧値を所定の電圧値に低下させる電圧安定化回路と、電圧安定化回路からの電圧に基づいた電流によって充電される出力用のコンデンサとを備える。例えば、電源回路から出力すべき直流電圧の電圧値が２０Ｖであり、全波整流回路から出力される直流電圧の電圧値が５０Ｖである場合に、電圧安定化回路において電圧値を５０Ｖから２０Ｖに低下させるが、一般的には、全波整流回路から出力される直流電圧（全波整流波形）の電圧ピーク時に電圧安定化回路からコンデンサに電流が流れるので、電圧安定化回路で消費される電力が非常に大きくなってしまい、発生する熱が大きくなってしまう。
【０００３】
この問題を解決するために、図３に示す電源回路１００が提案されている。電源回路１００は、全波整流回路Ｄ１０１から出力される直流電圧（全波整流波形）が所定の閾値電電圧未満のときに、全波整流回路Ｄ１０１からコンデンサＣ１０３に電流を流し、コンデンサＣ１０３を充電する。従って、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧が低いときに、トランジスタＱ１０３に電流を流すことにより、消費電力を低減させることができる。つまり、電源回路１００は、安定化回路で電圧を低下させることなく、電源回路１００において効率的に電圧を低下させた後に、安定化回路に供給するものである。
【０００４】
詳細には、電源回路１００は、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧（例えば１２Ｖ）以上である場合には、ツェナーダイオードＤ１０２を介してトランジスタＱ１０１のベースに電流が流れ、トランジスタＱ１０１がオン状態になる。従って、トランジスタＱ１０２がオフ状態になり、トランジスタＱ１０３がオフ状態になる。その結果、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧による電流がコンデンサＣ１０３に流れず、コンデンサＣ１０３は充電されない。
【０００５】
一方、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧（例えば１２Ｖ）未満である場合には、ツェナーダイオードＤ１０２を介してトランジスタＱ１０１のベースに電流が流れず、トランジスタＱ１０１がオフ状態になる。従って、トランジスタＱ１０２がオン状態になり、トランジスタＱ１０３がオン状態になる。その結果、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧による電流がコンデンサＣ１０３に流れ、コンデンサＣ１０３が充電される。
【０００６】
以上のように、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧以上であるときにコンデンサＣ１０３に電流を供給せず、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧未満であるときにコンデンサＣ１０３に電流を供給することによって、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧が低いときに、トランジスタＱ１０３に電流を流すことにより、トランジスタＱ１０３にかかる電圧を小さくでき、消費電力を低減させることができる。
【０００７】
電源回路１００には、以下のような問題がある。すなわち、入力される交流電圧が増減すると、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧の電圧値が増減するので、ツェナーダイオードＤ１０２に電流が流れる期間が変化してしまう。すると、トランジスタＱ１０３がオン状態又はオフ状態になる期間も変化してしまい、コンデンサＣ１０３に充電される電圧値が変化し、電源回路１００の出力電圧である直流電圧が変動してしまう。
【０００８】
図４は、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧Ｖｄ１と、閾値電圧であるツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧Ｖｔｈとの関係を示す。全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧Ｖｄ１がツェナー電圧Ｖｔｈ未満であるときに、全波整流回路Ｄ１０１からコンデンサＣ１０３に電流が流れるので、図４における斜線部分の面積がコンデンサＣ１０３に蓄積される電荷量（充電電圧）に相当する。図４（ａ）は、直流電圧Ｖｄ１が正常な電圧値である（すなわち、交流電圧が変動していない）場合の波形を、図４（ｂ）は直流電圧Ｖｄ１が低下した（すなわち、交流電圧が低下した）場合の波形を、図４（ｃ）は直流電圧Ｖｄ１が増加した（すなわち、交流電圧が増加した）場合の波形をそれぞれ示している。このように、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧Ｖｄ１の電圧値の増減に応じて、斜線部の面積が変化し、コンデンサＣ１０３に蓄積される電荷量（充電電圧）が変動してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−７１９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、入力される交流電圧が変動した場合でも、安定した直流電圧を出力することができる電源回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態による電源回路は、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された電圧が増加すると増加し、かつ、前記平滑された電圧が低下すると低下する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給する出力制御部と、前記出力制御部からの電圧に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える。
【００１２】
交流電圧が増加すると、整流回路からの電圧の電圧値が増加する。ここで、閾値電圧が一定であれば整流回路から出力制御部を介して出力部に電圧が供給される期間が変動し、出力部に供給される電荷量が変化し、出力電圧である直流電圧が変動する。しかし、本実施形態では、閾値電圧生成部が生成する閾値電圧が平滑された電圧が増加するのに応じて増加する。従って、出力部に供給される電荷量が変化せず、出力電圧である直流電圧が変動しない。同様に、交流電圧が低下した場合には、閾値電圧生成部が生成する閾値電圧が平滑された電圧が低下するのに応じて低下する。従って、出力部に供給される電荷量が変化せず、出力電圧である直流電圧が変動しない。以上のように、本実施形態による電源回路によると、安定した直流電圧を出力することができる。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施形態による電源回路は、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された電圧に比例する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給する出力制御部と、前記出力制御部からの電流に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える。
【００１４】
好ましい実施形態においては、前記閾値電圧生成部が、定電圧を生成する定電圧生成部と、前記平滑された電圧と前記定電圧発生部からの定電圧とに基づいて、前記閾値電圧を生成する２つの抵抗素子とを含み、前記２つの抵抗素子が前記整流回路の出力と前記定電圧生成部との間に直列に接続され、前記２つの抵抗素子の接続点における電圧が前記閾値電圧として前記出力制御部に供給される。
【００１５】
閾値電圧をＶｔｈ、定電圧生成部が生成する定電圧をＶｚ、２つの抵抗の直列接続に入力される電圧をＶ１、２つの抵抗素子に流れる電流の電流値をＩ、２つの抵抗素子の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とすると、電流Ｉ及び閾値電圧Ｖｔｈは以下の式で表される。
Ｉ＝（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４） （式１）
Ｖｔｈ＝Ｖｚ＋Ｉ×Ｒ４ （式２）
式２に式１を代入すると、
Ｖｔｈ＝Ｒ４（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖｚ＝Ｒ４×Ｖ１／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｒ３×Ｖｚ／（Ｒ３＋Ｒ４） （式３）
式３から明らかなように、閾値電圧ＶｔｈはＶ１に比例する。
【００１６】
好ましい実施形態においては、前記出力制御部が、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、オン状態又はオフ状態に変化する第１トランジスタと、前記第１トランジスタのオン状態又はオフ状態に応答してオン状態又はオフ状態に変化し、前記整流回路からの電圧の前記出力部への供給又は非供給を切り換える第２トランジスタとを含み、前記第１トランジスタの制御電極には前記整流回路からの電圧が供給され、前記第１トランジスタの第２電極には前記閾値電圧が供給される。
【００１７】
従って、第１トランジスタは、制御電極に供給される前記整流回路からの電圧と、第２電極に供給される閾値電圧とを比較し、比較結果に基づいて、オン状態又はオフ状態に変化する。一方、第２トランジスタは、第１トランジスタのオン状態又はオフ状態に応答してオン状態又はオフ状態に変化するので、整流回路からの電圧と閾値電圧との比較結果に応じて、整流回路からの電圧を出力部に供給するか否かを切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、入力される交流電圧が変動した場合でも、安定した直流電圧を出力することができる電源回路を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図１は、本発明の好ましい実施形態による電源回路１を示す概略回路図である。電源回路１は、全波整流回路Ｄ１と、平滑部２と、閾値電圧生成部３と、出力制御部４と、出力部５とを概略備えている。電源回路１は、出力制御部４が、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５に供給せず（直流電圧Ｖｄ１を供給せず）、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満であるとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５に供給する（直流電圧Ｖｄ１を供給する）。そして、閾値電圧生成部３によって生成される閾値電圧は、直流電圧Ｖｄ１が増加するのに応じて増加し、直流電圧Ｖｄ１が減少するのに応じて減少する。従って、入力される交流電圧が増減し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が増減した場合でも、出力部５に供給される電荷量は一定に保たれ、出力部５に生じる直流電圧を一定にすることができる。
【００２０】
全波整流回路Ｄ１は、２つの入力端子が図示しないトランスの二次巻線に接続されており、トランスから入力される交流電圧を全波整流し、直流電圧（全波整流波形）を生成し、出力する。全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子は、ダイオードＤ２のアノードと出力制御部４とに接続され、他方の出力端子は接地電位に接続されている。
【００２１】
ダイオードＤ２は、閾値電圧Ｖｔｈと直流電圧Ｖｄ１との電位差によって、閾値電圧生成部３から全波整流回路Ｄ１の出力側に電流が逆流しないようにするために設けられている。ダイオードＤ２のアノードは全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、カソードは抵抗Ｒ２に接続されている。
【００２２】
ダイオードＤ２と閾値電圧生成部３との間には、リップル除去部６が接続されている。リップル除去部６は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧に含まれるリップル成分（高周波成分）を除去して、リップル成分を除去した直流電圧を閾値電圧生成部３に供給する。リップル除去部６は、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１とを含む。抵抗Ｒ２の一端はダイオードＤ２のカソードに接続され、他端はコンデンサＣ１を介して接地電位に接続され、かつ、閾値電圧生成部３の抵抗Ｒ３の一端に接続されている。なお、コンデンサＣ１は、平滑部２としての機能を有し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧を平滑し、閾値電圧生成部３に供給する。
【００２３】
閾値電圧生成部３は、出力制御部４が全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５に供給するか否かを判別するための閾値電圧Ｖｔｈを生成する。生成された閾値電圧Ｖｔｈは、出力制御部４のトランジスタＱ１のエミッタに供給される。閾値電圧Ｖｔｈは、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１の電圧値に応じて、変動する。すなわち、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が増加した場合には、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈも増加し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が減少した場合には、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈも減少する。
【００２４】
閾値電圧生成部３は、定電圧生成部であるツェナーダイオードＤ３と、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４とを含む。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とは全波整流回路Ｄ１の出力と定電圧生成部Ｄ３との間に直列接続されている。すなわち、抵抗Ｒ３は、一端が抵抗Ｒ２の他端に接続され、他端が抵抗Ｒ４の一端と出力制御部４のトランジスタＱ１のエミッタとに接続されている。抵抗Ｒ４は、一端が抵抗Ｒ３の他端とトランジスタＱ１のエミッタとに接続され、他端がツェナーダイオードＤ３のカソードに接続され、かつ、コンデンサＣ２を介して接地電位に接続されている。ツェナーダイオードＤ３のアノードは接地電位に接続されている。
【００２５】
ツェナーダイオードＤ３は、定電圧Ｖｚ（例えば２４Ｖ）を生成する。コンデンサＣ２は、ツェナーダイオードＤ３からの定電圧Ｖｚを安定化させる。また、コンデンサＣ３は、コンデンサＣ１と同様に平滑部２としての機能を兼有し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧を平滑化する。つまり、リップル除去部６を設けない場合には、コンデンサＣ２のみが平滑部２として機能する。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、ツェナーダイオードＤ３から供給される定電圧Ｖｚと、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１（詳細には平滑された直流電圧Ｖ１）とに基づいて、閾値電圧Ｖｔｈを生成する。つまり、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続点における電圧が閾値電圧Ｖｔｈになっている。
【００２６】
ここで、閾値電圧Ｖｔｈについて説明する。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点における電圧をＶ１（Ｖ１は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧に相当する）、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４に流れる電流の電流値をＩ、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とすると、電流Ｉ及び閾値電Ｖｔｈは以下の式で表される。
Ｉ＝（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４） （式１）
Ｖｔｈ＝Ｖｚ＋Ｉ×Ｒ４ （式２）
式２に式１を代入すると、
Ｖｔｈ＝Ｒ４（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖｚ＝Ｒ４×Ｖ１／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｒ３×Ｖｚ／（Ｒ３＋Ｒ４） （式３）
式３から明らかなように、閾値電圧ＶｔｈはＶ１に比例するので、全波整流回路Ｄ１からの出力電圧Ｖｄ１が増加すると増加し、減少すると減少する。
【００２７】
出力制御部４は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上のとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流さず（直流電圧Ｖｄ１をコンデンサＣ４に供給せず）、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満であるとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流す（直流電圧Ｖｄ１をコンデンサＣ４に供給する）。
【００２８】
出力制御部４は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、比較した結果を出力するトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１からの比較結果に応じて、直流電圧Ｖｄ１のコンデンサＣ４への供給／非供給を切り換えるトランジスタＱ４と、トランジスタＱ１からの比較結果をトランジスタＱ４へと伝達するトランジスタＱ２，Ｑ３とを含む。なお、トランジスタＱ３はなくてもよい。また、出力制御部４は、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０と、ダイオードＤ４と、コンデンサＣ３とをさらに含む。
【００２９】
トランジスタＱ１は、ベースが抵抗Ｒ５を介して全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が供給され、エミッタが抵抗Ｒ３とＲ４との接続点に接続され、閾値電圧Ｖｔｈが供給され、コレクタが、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ１は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にオフ状態になり、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合にオン状態になる。なお、実際には、トランジスタの導通開始電圧である０．６Ｖを加味してトランジスタＱ１のオン状態又はオフ状態が決定されるので、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧ＶｔｈにトランジスタＱ１の導通開始電圧０．６Ｖを加味した電圧が広義の閾値電圧ということができる。
【００３０】
ダイオードＤ４は、アノードがトランジスタＱ１のベースに接続され、カソードがトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。ダイオードＤ４は、直流電圧Ｖｄ１が非常に大きいときに、トランジスタＱ１のベースへと流れる電流の一部を閾値電圧生成部３側へと流し込み、トランジスタＱ１に過電流が流れることを防止し、トランジスタＱ１の破損を防止する。つまり、ダイオードＤ４は、逆耐圧防止のために設けられている。
【００３１】
トランジスタＱ２は、ベースが抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続され、抵抗Ｒ７を介して接地電位に接続され、かつ、コンデンサＣ３を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続され、コレクタが抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ３のベースに接続され、エミッタが接地電位に接続されている。トランジスタＱ３は、ベースが抵抗Ｒ９を介して全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、エミッタが抵抗Ｒ１０を介して全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、かつ、トランジスタＱ４のベースに接続され、コレクタがトランジスタＱ４のコレクタと抵抗Ｒ１１とに接続されている。
【００３２】
トランジスタＱ４は、エミッタが全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、コレクタが出力部５の抵抗Ｒ１１に接続されている。トランジスタＱ４は、トランジスタＱ１がオン状態のときにオン状態になり、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流し、トランジスタＱ１がオフ状態のときにオフ状態になり、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流さない。その結果、全波整流回路Ｄ１の電圧値が小さいときに、トランジスタＱ４に電流が流れるので、トランジスタＱ４にかかる電圧を小さくでき、消費電力を低減することができる。
【００３３】
出力部５は、全波整流回路Ｄ１から出力制御部４を介して流れる電流によってコンデンサＣ４を充電することにより、電源回路１の出力電圧である平滑された直流電圧を生成する。出力部５は、抵抗Ｒ１１と、コンデンサＣ４とを含む。抵抗Ｒ１１は、一端がトランジスタＱ４のコレクタに接続され、他端がコンデンサＣ４の一端に接続されている。コンデンサＣ４の他端は接地電位に接続されている。コンデンサＣ４の両端には負荷である抵抗Ｒ１２が接続されている。
【００３４】
以上の構成を有する電源回路１についてその動作を説明する。図２は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す図である。まず、交流電圧の変動については無視し、出力電圧である直流電圧を生成する基本動作を図１および図２（ａ）を参照して説明する。全波整流回路Ｄ１は、トランスから入力される交流電圧を全波整流し、直流電圧Ｖｄ１を生成する。リップル除去部６のコンデンサＣ１によって全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が平滑され、閾値電圧生成部３の抵抗Ｒ３に供給される。
【００３５】
閾値電圧生成部３は、ツェナーダイオードＤ３から供給される定電圧Ｖｚと、コンデンサＣ１によって平滑された直流電圧Ｖ１とに基づいて、閾値電圧Ｖｔｈを生成し、トランジスタＱ１のエミッタに供給する。トランジスタＱ１のベースには、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が供給され、トランジスタＱ１は、直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの大小関係を比較する。
【００３６】
直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合には、トランジスタＱ１は、オフ状態になる。トランジスタＱ２は、ベースが接地電位に接続された状態であるので、オフ状態になる。従って、トランジスタＱ２のオフによりトランジスタＱ３は、接地電位から開放された状態になるので、ベース電流が流れずに、オフ状態になる。同様に、トランジスタＱ３，Ｑ２のオフによりトランジスタＱ４は、接地電位から開放された状態になるので、ベース電流が流れずに、オフ状態になる。
【００３７】
従って、トランジスタＱ４がオフ状態になることにより、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づいた電流がコンデンサＣ４には流れない。その結果、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にはトランジスタＱ４に電流が流れないので、トランジスタＱ４に大きな電圧を発生させず、消費電力を低減することができる。
【００３８】
直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合には、トランジスタＱ１は、オン状態になる。トランジスタＱ２は、ベースがトランジスタＱ１のエミッタに接続された状態になるので、オン状態になる。従って、トランジスタＱ２のオンによりトランジスタＱ３は、接地電位に接続された状態になるので、ベース電流が流れ、オン状態になる。同様に、トランジスタＱ３，Ｑ２のオンによりトランジスタＱ４は、接地電位に接続された状態になるので、ベース電流が流れ、オン状態になる。
【００３９】
従って、トランジスタＱ４がオン状態になることにより、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づいた電流がトランジスタＱ４を介してコンデンサＣ４に流れ、コンデンサＣ４が充電され、出力電圧である直流電圧が生成される。このように、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧未満であるときに、トランジスタＱ４に電流を流すことにより、トランジスタＱ４にかかる電圧を小さくでき、消費電力を低減できる。
【００４０】
次に、入力される交流電圧が変動し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１の電圧値が変動する際の動作について説明する。図２（ａ）は、交流電圧が変動しない場合の直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示し、図２（ｂ）は、交流電圧が低下する場合の直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示し、図２（ｃ）は、交流電圧が増加する場合の直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、交流電圧が変動しない場合には、上記の通り、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である期間に、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流がコンデンサＣ４に流れコンデンサＣ４を充電する。従って、図２（ａ）の斜線部分の面積に相当する電荷がコンデンサＣ４に供給され、出力電圧である直流電圧が生成される。
【００４２】
交流電圧が低下する場合、図３に示す従来の電源回路１００においては、図４（ｂ）に示すように閾値電圧Ｖｔｈが固定されているので、斜線部分の面積が図４（ａ）の場合と比べて大きくなり、コンデンサに蓄積される電荷量が大きくなり、コンデンサの充電電圧が大きくなってしまう。しかし、図１の電源回路１においては、閾値電圧Ｖｔｈが上記式３に示すように直流電圧Ｖ１に応じて変動し、交流電圧が低下する（つまり直流電圧Ｖ１が低下する）のに応じて、図２（ｂ）に示すように、閾値電圧Ｖｔｈも低下する。従って、図２（ｂ）における斜線部分の面積は、図２（ａ）における斜線部分の面積と概略同じになり、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である期間にコンデンサＣ４に蓄積される電荷量が図２（ａ）と図２（ｂ）とで概略同じになるので、コンデンサＣ４の充電電圧（出力電圧である直流電圧）は、交流電圧が低下する場合にも変動しない。
【００４３】
交流電圧が増加する場合、図３に示す従来の電源回路１００においては、図４（ｃ）に示すように閾値電圧Ｖｔｈが固定されているので、斜線部分の面積が図４（ａ）の場合と比べて小さくなり、コンデンサに蓄積される電荷量が小さくなり、コンデンサの充電電圧が小さくなってしまう。しかし、図１の電源回路１においては、閾値電圧Ｖｔｈが上記式３に示すように直流電圧Ｖ１に応じて変動し、交流電圧が増加する（つまり直流電圧Ｖ１が増加する）のに応じて、図２（ｃ）に示すように、閾値電圧Ｖｔｈも増加する。従って、図２（ｃ）における斜線部分の面積は、図２（ａ）における斜線部分の面積と概略同じになり、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である期間にコンデンサＣ４に蓄積される電荷量が図２（ａ）と図２（ｃ）とで概略同じになるので、コンデンサＣ４の充電電圧（出力電圧である直流電圧）は、交流電圧が増加する場合にも変動しない。
【００４４】
以上のように、本実施形態の電源回路１によると、入力される交流電圧が変動する場合にも、閾値電圧Ｖｔｈが上記式３に基づいて変動することにより、常に安定した直流電圧を出力することができる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。上記各トランジスタの極性は、上記の実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、アンプ等のオーディオ機器の電源回路に好適に採用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による電源回路１を示す回路図である。
【図２】本発明の電源回路１における全波整流回路からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す図である。
【図３】従来の電源回路１００を示す回路図である。
【図４】従来の電源回路１００における全波整流回路からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電源回路
２ 平滑部
３ 閾値電圧生成部
４ 出力制御部
５ 出力部
Ｄ１ 全波整流回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンプ装置等のオーディオ機器において、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成し、その電圧値を低下させる電源回路が使用されている。この電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路と、全波整流回路から出力される直流電圧の電圧値を所定の電圧値に低下させる電圧安定化回路と、電圧安定化回路からの電圧に基づいた電流によって充電される出力用のコンデンサとを備える。例えば、電源回路から出力すべき直流電圧の電圧値が２０Ｖであり、全波整流回路から出力される直流電圧の電圧値が５０Ｖである場合に、電圧安定化回路において電圧値を５０Ｖから２０Ｖに低下させるが、一般的には、全波整流回路から出力される直流電圧（全波整流波形）の電圧ピーク時に電圧安定化回路からコンデンサに電流が流れるので、電圧安定化回路で消費される電力が非常に大きくなってしまい、発生する熱が大きくなってしまう。
【０００３】
この問題を解決するために、図３に示す電源回路１００が提案されている。電源回路１００は、全波整流回路Ｄ１０１から出力される直流電圧（全波整流波形）が所定の閾値電電圧未満のときに、全波整流回路Ｄ１０１からコンデンサＣ１０３に電流を流し、コンデンサＣ１０３を充電する。従って、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧が低いときに、トランジスタＱ１０３に電流を流すことにより、消費電力を低減させることができる。つまり、電源回路１００は、安定化回路で電圧を低下させることなく、電源回路１００において効率的に電圧を低下させた後に、安定化回路に供給するものである。
【０００４】
詳細には、電源回路１００は、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧（例えば１２Ｖ）以上である場合には、ツェナーダイオードＤ１０２を介してトランジスタＱ１０１のベースに電流が流れ、トランジスタＱ１０１がオン状態になる。従って、トランジスタＱ１０２がオフ状態になり、トランジスタＱ１０３がオフ状態になる。その結果、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧による電流がコンデンサＣ１０３に流れず、コンデンサＣ１０３は充電されない。
【０００５】
一方、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧（例えば１２Ｖ）未満である場合には、ツェナーダイオードＤ１０２を介してトランジスタＱ１０１のベースに電流が流れず、トランジスタＱ１０１がオフ状態になる。従って、トランジスタＱ１０２がオン状態になり、トランジスタＱ１０３がオン状態になる。その結果、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧による電流がコンデンサＣ１０３に流れ、コンデンサＣ１０３が充電される。
【０００６】
以上のように、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧以上であるときにコンデンサＣ１０３に電流を供給せず、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧がツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧未満であるときにコンデンサＣ１０３に電流を供給することによって、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧が低いときに、トランジスタＱ１０３に電流を流すことにより、トランジスタＱ１０３にかかる電圧を小さくでき、消費電力を低減させることができる。
【０００７】
電源回路１００には、以下のような問題がある。すなわち、入力される交流電圧が増減すると、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧の電圧値が増減するので、ツェナーダイオードＤ１０２に電流が流れる期間が変化してしまう。すると、トランジスタＱ１０３がオン状態又はオフ状態になる期間も変化してしまい、コンデンサＣ１０３に充電される電圧値が変化し、電源回路１００の出力電圧である直流電圧が変動してしまう。
【０００８】
図４は、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧Ｖｄ１と、閾値電圧であるツェナーダイオードＤ１０２のツェナー電圧Ｖｔｈとの関係を示す。全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧Ｖｄ１がツェナー電圧Ｖｔｈ未満であるときに、全波整流回路Ｄ１０１からコンデンサＣ１０３に電流が流れるので、図４における斜線部分の面積がコンデンサＣ１０３に蓄積される電荷量（充電電圧）に相当する。図４（ａ）は、直流電圧Ｖｄ１が正常な電圧値である（すなわち、交流電圧が変動していない）場合の波形を、図４（ｂ）は直流電圧Ｖｄ１が低下した（すなわち、交流電圧が低下した）場合の波形を、図４（ｃ）は直流電圧Ｖｄ１が増加した（すなわち、交流電圧が増加した）場合の波形をそれぞれ示している。このように、全波整流回路Ｄ１０１からの直流電圧Ｖｄ１の電圧値の増減に応じて、斜線部の面積が変化し、コンデンサＣ１０３に蓄積される電荷量（充電電圧）が変動してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−７１９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、入力される交流電圧が変動した場合でも、安定した直流電圧を出力することができる電源回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態による電源回路は、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された電圧が増加すると増加し、かつ、前記平滑された電圧が低下すると低下する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給する出力制御部と、前記出力制御部からの電圧に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える。
【００１２】
交流電圧が増加すると、整流回路からの電圧の電圧値が増加する。ここで、閾値電圧が一定であれば整流回路から出力制御部を介して出力部に電圧が供給される期間が変動し、出力部に供給される電荷量が変化し、出力電圧である直流電圧が変動する。しかし、本実施形態では、閾値電圧生成部が生成する閾値電圧が平滑された電圧が増加するのに応じて増加する。従って、出力部に供給される電荷量が変化せず、出力電圧である直流電圧が変動しない。同様に、交流電圧が低下した場合には、閾値電圧生成部が生成する閾値電圧が平滑された電圧が低下するのに応じて低下する。従って、出力部に供給される電荷量が変化せず、出力電圧である直流電圧が変動しない。以上のように、本実施形態による電源回路によると、安定した直流電圧を出力することができる。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施形態による電源回路は、入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された電圧に比例する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給する出力制御部と、前記出力制御部からの電流に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える。
【００１４】
好ましい実施形態においては、前記閾値電圧生成部が、定電圧を生成する定電圧生成部と、前記平滑された電圧と前記定電圧発生部からの定電圧とに基づいて、前記閾値電圧を生成する２つの抵抗素子とを含み、前記２つの抵抗素子が前記整流回路の出力と前記定電圧生成部との間に直列に接続され、前記２つの抵抗素子の接続点における電圧が前記閾値電圧として前記出力制御部に供給される。
【００１５】
閾値電圧をＶｔｈ、定電圧生成部が生成する定電圧をＶｚ、２つの抵抗の直列接続に入力される電圧をＶ１、２つの抵抗素子に流れる電流の電流値をＩ、２つの抵抗素子の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とすると、電流Ｉ及び閾値電圧Ｖｔｈは以下の式で表される。
Ｉ＝（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４） （式１）
Ｖｔｈ＝Ｖｚ＋Ｉ×Ｒ４ （式２）
式２に式１を代入すると、
Ｖｔｈ＝Ｒ４（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖｚ＝Ｒ４×Ｖ１／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｒ３×Ｖｚ／（Ｒ３＋Ｒ４） （式３）
式３から明らかなように、閾値電圧ＶｔｈはＶ１に比例する。
【００１６】
好ましい実施形態においては、前記出力制御部が、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、オン状態又はオフ状態に変化する第１トランジスタと、前記第１トランジスタのオン状態又はオフ状態に応答してオン状態又はオフ状態に変化し、前記整流回路からの電圧の前記出力部への供給又は非供給を切り換える第２トランジスタとを含み、前記第１トランジスタの制御電極には前記整流回路からの電圧が供給され、前記第１トランジスタの第２電極には前記閾値電圧が供給される。
【００１７】
従って、第１トランジスタは、制御電極に供給される前記整流回路からの電圧と、第２電極に供給される閾値電圧とを比較し、比較結果に基づいて、オン状態又はオフ状態に変化する。一方、第２トランジスタは、第１トランジスタのオン状態又はオフ状態に応答してオン状態又はオフ状態に変化するので、整流回路からの電圧と閾値電圧との比較結果に応じて、整流回路からの電圧を出力部に供給するか否かを切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、入力される交流電圧が変動した場合でも、安定した直流電圧を出力することができる電源回路を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図１は、本発明の好ましい実施形態による電源回路１を示す概略回路図である。電源回路１は、全波整流回路Ｄ１と、平滑部２と、閾値電圧生成部３と、出力制御部４と、出力部５とを概略備えている。電源回路１は、出力制御部４が、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５に供給せず（直流電圧Ｖｄ１を供給せず）、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満であるとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５に供給する（直流電圧Ｖｄ１を供給する）。そして、閾値電圧生成部３によって生成される閾値電圧は、直流電圧Ｖｄ１が増加するのに応じて増加し、直流電圧Ｖｄ１が減少するのに応じて減少する。従って、入力される交流電圧が増減し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が増減した場合でも、出力部５に供給される電荷量は一定に保たれ、出力部５に生じる直流電圧を一定にすることができる。
【００２０】
全波整流回路Ｄ１は、２つの入力端子が図示しないトランスの二次巻線に接続されており、トランスから入力される交流電圧を全波整流し、直流電圧（全波整流波形）を生成し、出力する。全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子は、ダイオードＤ２のアノードと出力制御部４とに接続され、他方の出力端子は接地電位に接続されている。
【００２１】
ダイオードＤ２は、閾値電圧Ｖｔｈと直流電圧Ｖｄ１との電位差によって、閾値電圧生成部３から全波整流回路Ｄ１の出力側に電流が逆流しないようにするために設けられている。ダイオードＤ２のアノードは全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、カソードは抵抗Ｒ２に接続されている。
【００２２】
ダイオードＤ２と閾値電圧生成部３との間には、リップル除去部６が接続されている。リップル除去部６は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧に含まれるリップル成分（高周波成分）を除去して、リップル成分を除去した直流電圧を閾値電圧生成部３に供給する。リップル除去部６は、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１とを含む。抵抗Ｒ２の一端はダイオードＤ２のカソードに接続され、他端はコンデンサＣ１を介して接地電位に接続され、かつ、閾値電圧生成部３の抵抗Ｒ３の一端に接続されている。なお、コンデンサＣ１は、平滑部２としての機能を有し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧を平滑し、閾値電圧生成部３に供給する。
【００２３】
閾値電圧生成部３は、出力制御部４が全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５に供給するか否かを判別するための閾値電圧Ｖｔｈを生成する。生成された閾値電圧Ｖｔｈは、出力制御部４のトランジスタＱ１のエミッタに供給される。閾値電圧Ｖｔｈは、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１の電圧値に応じて、変動する。すなわち、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が増加した場合には、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈも増加し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が減少した場合には、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈも減少する。
【００２４】
閾値電圧生成部３は、定電圧生成部であるツェナーダイオードＤ３と、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４とを含む。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とは全波整流回路Ｄ１の出力と定電圧生成部Ｄ３との間に直列接続されている。すなわち、抵抗Ｒ３は、一端が抵抗Ｒ２の他端に接続され、他端が抵抗Ｒ４の一端と出力制御部４のトランジスタＱ１のエミッタとに接続されている。抵抗Ｒ４は、一端が抵抗Ｒ３の他端とトランジスタＱ１のエミッタとに接続され、他端がツェナーダイオードＤ３のカソードに接続され、かつ、コンデンサＣ２を介して接地電位に接続されている。ツェナーダイオードＤ３のアノードは接地電位に接続されている。
【００２５】
ツェナーダイオードＤ３は、定電圧Ｖｚ（例えば２４Ｖ）を生成する。コンデンサＣ２は、ツェナーダイオードＤ３からの定電圧Ｖｚを安定化させる。また、コンデンサＣ３は、コンデンサＣ１と同様に平滑部２としての機能を兼有し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧を平滑化する。つまり、リップル除去部６を設けない場合には、コンデンサＣ２のみが平滑部２として機能する。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、ツェナーダイオードＤ３から供給される定電圧Ｖｚと、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１（詳細には平滑された直流電圧Ｖ１）とに基づいて、閾値電圧Ｖｔｈを生成する。つまり、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続点における電圧が閾値電圧Ｖｔｈになっている。
【００２６】
ここで、閾値電圧Ｖｔｈについて説明する。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点における電圧をＶ１（Ｖ１は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧に相当する）、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４に流れる電流の電流値をＩ、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とすると、電流Ｉ及び閾値電Ｖｔｈは以下の式で表される。
Ｉ＝（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４） （式１）
Ｖｔｈ＝Ｖｚ＋Ｉ×Ｒ４ （式２）
式２に式１を代入すると、
Ｖｔｈ＝Ｒ４（Ｖ１−Ｖｚ）／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖｚ＝Ｒ４×Ｖ１／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｒ３×Ｖｚ／（Ｒ３＋Ｒ４） （式３）
式３から明らかなように、閾値電圧ＶｔｈはＶ１に比例するので、全波整流回路Ｄ１からの出力電圧Ｖｄ１が増加すると増加し、減少すると減少する。
【００２７】
出力制御部４は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上のとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流さず（直流電圧Ｖｄ１をコンデンサＣ４に供給せず）、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満であるとき、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流す（直流電圧Ｖｄ１をコンデンサＣ４に供給する）。
【００２８】
出力制御部４は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、比較した結果を出力するトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１からの比較結果に応じて、直流電圧Ｖｄ１のコンデンサＣ４への供給／非供給を切り換えるトランジスタＱ４と、トランジスタＱ１からの比較結果をトランジスタＱ４へと伝達するトランジスタＱ２，Ｑ３とを含む。なお、トランジスタＱ３はなくてもよい。また、出力制御部４は、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０と、ダイオードＤ４と、コンデンサＣ３とをさらに含む。
【００２９】
トランジスタＱ１は、ベースが抵抗Ｒ５を介して全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が供給され、エミッタが抵抗Ｒ３とＲ４との接続点に接続され、閾値電圧Ｖｔｈが供給され、コレクタが、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ１は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にオフ状態になり、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合にオン状態になる。なお、実際には、トランジスタの導通開始電圧である０．６Ｖを加味してトランジスタＱ１のオン状態又はオフ状態が決定されるので、閾値電圧生成部３が生成する閾値電圧ＶｔｈにトランジスタＱ１の導通開始電圧０．６Ｖを加味した電圧が広義の閾値電圧ということができる。
【００３０】
ダイオードＤ４は、アノードがトランジスタＱ１のベースに接続され、カソードがトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。ダイオードＤ４は、直流電圧Ｖｄ１が非常に大きいときに、トランジスタＱ１のベースへと流れる電流の一部を閾値電圧生成部３側へと流し込み、トランジスタＱ１に過電流が流れることを防止し、トランジスタＱ１の破損を防止する。つまり、ダイオードＤ４は、逆耐圧防止のために設けられている。
【００３１】
トランジスタＱ２は、ベースが抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続され、抵抗Ｒ７を介して接地電位に接続され、かつ、コンデンサＣ３を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続され、コレクタが抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ３のベースに接続され、エミッタが接地電位に接続されている。トランジスタＱ３は、ベースが抵抗Ｒ９を介して全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、エミッタが抵抗Ｒ１０を介して全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、かつ、トランジスタＱ４のベースに接続され、コレクタがトランジスタＱ４のコレクタと抵抗Ｒ１１とに接続されている。
【００３２】
トランジスタＱ４は、エミッタが全波整流回路Ｄ１の一方の出力端子に接続され、コレクタが出力部５の抵抗Ｒ１１に接続されている。トランジスタＱ４は、トランジスタＱ１がオン状態のときにオン状態になり、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流し、トランジスタＱ１がオフ状態のときにオフ状態になり、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づく電流を出力部５のコンデンサＣ４に流さない。その結果、全波整流回路Ｄ１の電圧値が小さいときに、トランジスタＱ４に電流が流れるので、トランジスタＱ４にかかる電圧を小さくでき、消費電力を低減することができる。
【００３３】
出力部５は、全波整流回路Ｄ１から出力制御部４を介して流れる電流によってコンデンサＣ４を充電することにより、電源回路１の出力電圧である平滑された直流電圧を生成する。出力部５は、抵抗Ｒ１１と、コンデンサＣ４とを含む。抵抗Ｒ１１は、一端がトランジスタＱ４のコレクタに接続され、他端がコンデンサＣ４の一端に接続されている。コンデンサＣ４の他端は接地電位に接続されている。コンデンサＣ４の両端には負荷である抵抗Ｒ１２が接続されている。
【００３４】
以上の構成を有する電源回路１についてその動作を説明する。図２は、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す図である。まず、交流電圧の変動については無視し、出力電圧である直流電圧を生成する基本動作を図１および図２（ａ）を参照して説明する。全波整流回路Ｄ１は、トランスから入力される交流電圧を全波整流し、直流電圧Ｖｄ１を生成する。リップル除去部６のコンデンサＣ１によって全波整流回路Ｄ１からの直流電圧が平滑され、閾値電圧生成部３の抵抗Ｒ３に供給される。
【００３５】
閾値電圧生成部３は、ツェナーダイオードＤ３から供給される定電圧Ｖｚと、コンデンサＣ１によって平滑された直流電圧Ｖ１とに基づいて、閾値電圧Ｖｔｈを生成し、トランジスタＱ１のエミッタに供給する。トランジスタＱ１のベースには、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が供給され、トランジスタＱ１は、直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの大小関係を比較する。
【００３６】
直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合には、トランジスタＱ１は、オフ状態になる。トランジスタＱ２は、ベースが接地電位に接続された状態であるので、オフ状態になる。従って、トランジスタＱ２のオフによりトランジスタＱ３は、接地電位から開放された状態になるので、ベース電流が流れずに、オフ状態になる。同様に、トランジスタＱ３，Ｑ２のオフによりトランジスタＱ４は、接地電位から開放された状態になるので、ベース電流が流れずに、オフ状態になる。
【００３７】
従って、トランジスタＱ４がオフ状態になることにより、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づいた電流がコンデンサＣ４には流れない。その結果、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にはトランジスタＱ４に電流が流れないので、トランジスタＱ４に大きな電圧を発生させず、消費電力を低減することができる。
【００３８】
直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合には、トランジスタＱ１は、オン状態になる。トランジスタＱ２は、ベースがトランジスタＱ１のエミッタに接続された状態になるので、オン状態になる。従って、トランジスタＱ２のオンによりトランジスタＱ３は、接地電位に接続された状態になるので、ベース電流が流れ、オン状態になる。同様に、トランジスタＱ３，Ｑ２のオンによりトランジスタＱ４は、接地電位に接続された状態になるので、ベース電流が流れ、オン状態になる。
【００３９】
従って、トランジスタＱ４がオン状態になることにより、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１に基づいた電流がトランジスタＱ４を介してコンデンサＣ４に流れ、コンデンサＣ４が充電され、出力電圧である直流電圧が生成される。このように、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧未満であるときに、トランジスタＱ４に電流を流すことにより、トランジスタＱ４にかかる電圧を小さくでき、消費電力を低減できる。
【００４０】
次に、入力される交流電圧が変動し、全波整流回路Ｄ１からの直流電圧Ｖｄ１の電圧値が変動する際の動作について説明する。図２（ａ）は、交流電圧が変動しない場合の直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示し、図２（ｂ）は、交流電圧が低下する場合の直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示し、図２（ｃ）は、交流電圧が増加する場合の直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、交流電圧が変動しない場合には、上記の通り、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である期間に、直流電圧Ｖｄ１に基づく電流がコンデンサＣ４に流れコンデンサＣ４を充電する。従って、図２（ａ）の斜線部分の面積に相当する電荷がコンデンサＣ４に供給され、出力電圧である直流電圧が生成される。
【００４２】
交流電圧が低下する場合、図３に示す従来の電源回路１００においては、図４（ｂ）に示すように閾値電圧Ｖｔｈが固定されているので、斜線部分の面積が図４（ａ）の場合と比べて大きくなり、コンデンサに蓄積される電荷量が大きくなり、コンデンサの充電電圧が大きくなってしまう。しかし、図１の電源回路１においては、閾値電圧Ｖｔｈが上記式３に示すように直流電圧Ｖ１に応じて変動し、交流電圧が低下する（つまり直流電圧Ｖ１が低下する）のに応じて、図２（ｂ）に示すように、閾値電圧Ｖｔｈも低下する。従って、図２（ｂ）における斜線部分の面積は、図２（ａ）における斜線部分の面積と概略同じになり、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である期間にコンデンサＣ４に蓄積される電荷量が図２（ａ）と図２（ｂ）とで概略同じになるので、コンデンサＣ４の充電電圧（出力電圧である直流電圧）は、交流電圧が低下する場合にも変動しない。
【００４３】
交流電圧が増加する場合、図３に示す従来の電源回路１００においては、図４（ｃ）に示すように閾値電圧Ｖｔｈが固定されているので、斜線部分の面積が図４（ａ）の場合と比べて小さくなり、コンデンサに蓄積される電荷量が小さくなり、コンデンサの充電電圧が小さくなってしまう。しかし、図１の電源回路１においては、閾値電圧Ｖｔｈが上記式３に示すように直流電圧Ｖ１に応じて変動し、交流電圧が増加する（つまり直流電圧Ｖ１が増加する）のに応じて、図２（ｃ）に示すように、閾値電圧Ｖｔｈも増加する。従って、図２（ｃ）における斜線部分の面積は、図２（ａ）における斜線部分の面積と概略同じになり、直流電圧Ｖｄ１が閾値電圧Ｖｔｈ未満である期間にコンデンサＣ４に蓄積される電荷量が図２（ａ）と図２（ｃ）とで概略同じになるので、コンデンサＣ４の充電電圧（出力電圧である直流電圧）は、交流電圧が増加する場合にも変動しない。
【００４４】
以上のように、本実施形態の電源回路１によると、入力される交流電圧が変動する場合にも、閾値電圧Ｖｔｈが上記式３に基づいて変動することにより、常に安定した直流電圧を出力することができる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。上記各トランジスタの極性は、上記の実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、アンプ等のオーディオ機器の電源回路に好適に採用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による電源回路１を示す回路図である。
【図２】本発明の電源回路１における全波整流回路からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す図である。
【図３】従来の電源回路１００を示す回路図である。
【図４】従来の電源回路１００における全波整流回路からの直流電圧Ｖｄ１と閾値電圧Ｖｔｈとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電源回路
２ 平滑部
３ 閾値電圧生成部
４ 出力制御部
５ 出力部
Ｄ１ 全波整流回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、
前記交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、
前記平滑された電圧が増加すると増加し、かつ、前記平滑された電圧が低下すると低下する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給する出力制御部と、
前記出力制御部からの電圧に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える、電源回路。
【請求項２】
入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、
前記交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、
前記平滑された電圧に比例する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給する出力制御部と、
前記出力制御部からの電流に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える、電源回路。
【請求項３】
前記閾値電圧生成部が、定電圧を生成する定電圧生成部と、前記平滑された電圧と前記定電圧発生部からの定電圧とに基づいて、前記閾値電圧を生成する２つの抵抗素子とを含み、
前記２つの抵抗素子が前記整流回路の出力と前記定電圧生成部との間に直列に接続され、前記２つの抵抗素子の接続点における電圧が前記閾値電圧として前記出力制御部に供給される、請求項１または２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記出力制御部が、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、オン状態又はオフ状態に変化する第１トランジスタと、前記第１トランジスタのオン状態又はオフ状態に応答してオン状態又はオフ状態に変化し、前記整流回路からの電圧の前記出力部への供給又は非供給を切り換える第２トランジスタとを含み、
前記第１トランジスタの制御電極には前記整流回路からの電圧が供給され、前記第１トランジスタの第２電極には前記閾値電圧が供給される、請求項１〜３のいずれかに記載の電源回路。
【請求項１】
入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、
前記交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、
前記平滑された電圧が増加すると増加し、かつ、前記平滑された電圧が低下すると低下する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧を出力部に供給する出力制御部と、
前記出力制御部からの電圧に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える、電源回路。
【請求項２】
入力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源回路であって、
前記交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路からの電圧を平滑する平滑部と、
前記平滑された電圧に比例する閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給せず、前記整流回路からの電圧が前記閾値電圧未満である場合に、前記整流回路からの電圧に基づいた電流を出力部に供給する出力制御部と、
前記出力制御部からの電流に基づいて、直流電圧を生成する出力部とを備える、電源回路。
【請求項３】
前記閾値電圧生成部が、定電圧を生成する定電圧生成部と、前記平滑された電圧と前記定電圧発生部からの定電圧とに基づいて、前記閾値電圧を生成する２つの抵抗素子とを含み、
前記２つの抵抗素子が前記整流回路の出力と前記定電圧生成部との間に直列に接続され、前記２つの抵抗素子の接続点における電圧が前記閾値電圧として前記出力制御部に供給される、請求項１または２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記出力制御部が、前記整流回路からの電圧と前記閾値電圧とを比較し、オン状態又はオフ状態に変化する第１トランジスタと、前記第１トランジスタのオン状態又はオフ状態に応答してオン状態又はオフ状態に変化し、前記整流回路からの電圧の前記出力部への供給又は非供給を切り換える第２トランジスタとを含み、
前記第１トランジスタの制御電極には前記整流回路からの電圧が供給され、前記第１トランジスタの第２電極には前記閾値電圧が供給される、請求項１〜３のいずれかに記載の電源回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７１９５４（Ｐ２０１０−２７１９５４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３６０９（Ｐ２００９−１２３６０９）
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（００００００２７３）オンキヨー株式会社 (502)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（００００００２７３）オンキヨー株式会社 (502)
【Ｆターム（参考）】
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